JP2010142106A - Ac/dc modulation conversion system and application thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an AC/DC modulation conversion system and an application thereof. <P>SOLUTION: The AC/DC modulation conversion system includes: a control signal transmitter, a control signal receiver, and a control signal/modulation signal converter. The control signal transmitter transmits a control signal, the control signal receiver receives the control signal, the control signal/modulation signal converter converts the control signal into a pulse width modulation signal or a DC level modulation signal. Accordingly, the AC/DC modulation conversion system can be applied to controllable DC load circuits such as a controllable DC heater, a controllable DC motor and a controllable DC lamp for controlling the temperature, speed or brightness, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、交流/直流変調転換システムに関するものであって、制御可能な直流ロード、例えば、制御可能な直流ヒーター、制御可能な直流モーター、又は、制御可能な直流ランプ等の温度、速度、又は、輝度等を制御することができる交流/直流変調転換システムに関するものである。   The present invention relates to an AC / DC modulation conversion system, wherein the temperature, speed, or the like of a controllable DC load, such as a controllable DC heater, controllable DC motor, or controllable DC lamp, or the like. The present invention relates to an AC / DC modulation conversion system capable of controlling brightness and the like.

図1は、正弦波電圧チョッパー(sinusoidal voltage chopper)の回路図で、入力電圧端Viと入力電圧基準端Vriは、正弦波電圧源v(t)に連接される。出力電圧端Voと出力電圧基準端Vroは、交流ロードに連接される。可変抵抗器(variable resistor)R1とキャパシタC1は、発射遅延回路(firing delay circuit)を構成する。抵抗器R2とキャパシタC2は、ローパスフィルタ(lowpass filter)を構成する。D1はダイアック(Diode for Alternating Current、DIAC)で、Qcは、トライアック(Triode for Alternating Current、TRIAC)である。 FIG. 1 is a circuit diagram of a sinusoidal voltage chopper. An input voltage terminal V i and an input voltage reference terminal V ri are connected to a sine wave voltage source v i (t). The output voltage terminal V o and the output voltage reference terminal V ro are connected to an AC load. Variable resistor (variable resistor) R 1 and capacitor C 1 constitute a firing delay circuit (firing delay circuit). Resistor R 2 and capacitor C 2 constitute a low-pass filter (lowpass filter). D 1 is a diac (Diode for Alternating Current, DIAC), and Q c is a triac (Triode for Alternating Current, TRIAC).

図2Aと図2Bは、D1の等価回路と特性曲線を示す図である。一個のダイアックは、二個のショックリーダイオード(Shockley diode)の逆平行(in anti-parallel)と等しい。特性曲線から分かるように、D1の電圧がブレークダウン電圧|V|(breakdown voltage)より大きい時、D1は導通する。 D1を流れる電流が保持電流|I|(holding current)より小さい時、D1はオフになる。 2A and 2B are diagrams showing an equivalent circuit of D 1 and a characteristic curve. One diac is equal to the anti-parallel of two Shockley diodes. As can be seen from the characteristic curve, the voltage of the D 1 is the breakdown voltage | V B | (breakdown voltage) at greater than, D 1 is conductive. D 1 The current through the holding current | I H | (holding current) time is less than, D 1 is turned off.

図3Aと図3Bは、それぞれ、Qcの等価回路と特性曲線を示す図である。一個のトライアックは、二個のシリコン制御整流器(silicon-controlled rectifier、SCR)の逆並列に等しい。特性曲線から分かるように、Qcのゲート電流|I|(gate current)が大きくなるほど、そのブレークダウン電圧|V|は低くなる(|IG2|>|IG1|>|IG0|⇒|VB0|>|VB1|>|VB2|)。Qcの電圧がブレークダウン電圧|V|より高い時、Qcは導通する。 Qcを流れる電流が保持電流|I|より小さい時、Qcはオフになる。 3A and 3B are diagrams illustrating an equivalent circuit and the characteristic curve of Q c. A triac is equivalent to an anti-parallel of two silicon-controlled rectifiers (SCRs). As can be seen from the characteristic curve, as the gate current | I G | (gate current) of Q c increases, its breakdown voltage | V B | decreases (| I G2 |> | I G1 |> | I G0 | ⇒ | VB0 |> | VB1 |> | VB2 |). Voltage of Q c breakdown voltage | V B | is higher than, Q c is conductive. Q c a current flows in the holding current | I H | when smaller, Q c is turned off.

図4は、正弦波電圧チョッパーの出力電圧v(t)波形を示す図である。発射遅延期間0≦t≦α/ωで、C1の電圧はD1のブレークダウン電圧Vより低い。D1とQcはどちらもオフになる;v(t)=0である。導通期間α/ω≦t≦π/ωで、C1の電圧は、D1のブレークダウン電圧Vより大きいか等しい。D1とQcはどちらも導通する;v(t)=v(t)である。負半周期の波形は、正半周期の波形に対称である。 FIG. 4 is a diagram showing a waveform of the output voltage v o (t) of the sine wave voltage chopper. In the firing delay period 0 ≦ t ≦ α / ω, the voltage of C 1 is lower than the breakdown voltage V B of D 1 . Both D 1 and Q c are turned off; v o (t) = 0. In the conduction period α / ω ≦ t ≦ π / ω, the voltage of C 1 is greater than or equal to the breakdown voltage V B of D 1 . Both D 1 and Q c are conducting; v o (t) = v i (t). The negative half-cycle waveform is symmetrical to the positive half-cycle waveform.

出力電圧v(t)の二乗平均平方根(root-mean-squared)電圧Vrmsは、

Figure 2010142106
で示され、Tは週期(period)である。ω=2π/Tは角周波数(angular frequency)である。0≦α≦πは発射遅延角(firing delay angle)で、Vpkはピーク電圧(peak voltage)である。R1が減小すると、αは減小する。Vrmsは増大する。R1が増大すると、αは増大する。Vrmsは減小する。 The root-mean-squared voltage V rms of the output voltage v o (t) is
Figure 2010142106
Where T is the period. ω = 2π / T is the angular frequency. 0 ≦ α ≦ π is a firing delay angle, and V pk is a peak voltage. As R 1 decreases, α decreases. V rms increases. As R 1 increases, α increases. V rms decreases.

一般に、この公知の正弦波電圧チョッパーは、交流ロードに応用されて、温度、速度、輝度等を制御する。輝度を制御するのに用いられる時、交流調光器(AC light dimmer)と称される。早期の建築物中、交流調光器は、幅広く、交流ランプ、例えば、蛍光灯(fluorescent lamp)、白熱灯(incandescent lamp)等の調光に用いられていた。しかし、上述の交流ランプは発光效率(lighting efficiency)が低い。省エネ、減炭の目的を達成するため、高発光效率の直流ランプ、例えば、ハロゲンランプ(halogen lamp)、発光ダイオード(light emitting diode)等が登場した。直流ランプは直流電圧/電流をエネルギーとするので、交流調光器は、直接、直流ランプに応用して、輝度を制御することができない。   In general, this known sinusoidal voltage chopper is applied to an AC load to control temperature, speed, brightness and the like. When used to control brightness, it is referred to as an AC light dimmer. In early buildings, AC dimmers have been widely used for dimming AC lamps such as fluorescent lamps and incandescent lamps. However, the AC lamp described above has a low lighting efficiency. In order to achieve the purpose of energy saving and carbon reduction, high luminous efficiency direct current lamps such as halogen lamps and light emitting diodes have appeared. Since the DC lamp uses DC voltage / current as energy, the AC dimmer cannot be directly applied to the DC lamp to control the luminance.

本発明は、交流/直流変調転換システム(AC/DC modulation conversion system)を提供し、上述の問題を改善することを目的とする。   The present invention provides an AC / DC modulation conversion system and aims to ameliorate the above problems.

本発明の交流/直流変調転換システムは、直流ロード、例えば、制御可能な直流ヒーター、制御可能な直流モーター、又は、制御可能な直流ランプ等を独自に制御し、及び/又は、正弦波電圧チョッパーと合わせて、温度、速度、又は、輝度等を制御することができる。   The AC / DC modulation conversion system of the present invention uniquely controls a DC load, such as a controllable DC heater, a controllable DC motor, or a controllable DC lamp, and / or a sine wave voltage chopper. In addition, temperature, speed, brightness, or the like can be controlled.

交流/直流変調転換システムは、制御信号トランスミッター、制御信号レシーバー、及び、制御信号/変調信号コンバーターからなる。制御信号トランスミッターは、入力電圧の振幅(amplitude)を感知(sense)すると共に、制御信号を発射し、制御信号レシーバーは、制御信号を受信して、制御信号/変調信号コンバーターを駆動すると共に、制御信号をパルス幅変調信号、又は、直流レベル変調信号に転換して、制御可能な直流ロード回路を制御する。   The AC / DC modulation conversion system includes a control signal transmitter, a control signal receiver, and a control signal / modulation signal converter. The control signal transmitter senses the amplitude of the input voltage and emits the control signal, and the control signal receiver receives the control signal and drives the control signal / modulation signal converter and controls it. The signal is converted into a pulse width modulation signal or a DC level modulation signal to control a controllable DC load circuit.

本発明の交流/直流変調転換システムにより、交流変調信号を直流変調信号に転換して、制御可能な直流ロード回路、例えば、制御可能な直流ヒーターの温度、制御可能な直流モーターの速度、又は、制御可能な直流ランプの輝度等を制御することができる。   By the AC / DC modulation conversion system of the present invention, an AC modulation signal is converted into a DC modulation signal, and a controllable DC load circuit, for example, a controllable DC heater temperature, a controllable DC motor speed, or The brightness of the controllable DC lamp can be controlled.

公知技術による正弦波電圧チョッパーの回路図である。It is a circuit diagram of the sine wave voltage chopper by a well-known technique. 図1のD1の等価回路と特性曲線を示す図である。Is a diagram showing an equivalent circuit and the characteristic curve of the D 1 of the Figure 1. 図1のD1の等価回路と特性曲線を示す図である。Is a diagram showing an equivalent circuit and the characteristic curve of the D 1 of the Figure 1. 図1のQcの等価回路と特性曲線を示す図である。Is a diagram showing an equivalent circuit and the characteristic curve of Q c in Figure 1. 図1のQcの等価回路と特性曲線を示す図である。Is a diagram showing an equivalent circuit and the characteristic curve of Q c in Figure 1. 公知技術による正弦波電圧チョッパーの出力電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the output voltage waveform of the sine wave voltage chopper by a well-known technique. 本発明による交流/直流変調転換システムの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the alternating current / direct current modulation conversion system by this invention. 本発明の図5のUTとURの第一実施例の回路図である。It is a circuit diagram of a first embodiment of a U T and U R of FIG. 5 of the present invention. 本発明の図5のUTとURの第二実施例の回路図である。It is a circuit diagram of a second embodiment of a U T and U R of FIG. 5 of the present invention. 本発明の図5のUCの実施例の回路図である。Is a circuit diagram of an embodiment of a U C in FIG. 5 of the present invention. 図8のTC2のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of TC2 in FIG. 8. 本発明のUTの入力電圧波形とUCの出力電圧波形を示す図である。It is a diagram showing an input voltage waveform and output voltage waveforms of the U C of U T of the present invention.

図5は、本発明による交流/直流変調転換システムの構造を示し、制御信号トランスミッター(control signal transmitter)UT、制御信号レシーバー(control signal receiver)URと制御信号/変調信号コンバーター(control signal/modulation signal converter)UCからなる。 FIG. 5 shows the structure of an AC / DC modulation conversion system according to the present invention, including a control signal transmitter U T , a control signal receiver U R and a control signal / modulation signal converter (control signal / consisting of modulation signal converter) U C.

UTの入力電圧端Viと入力電圧基準端Vriは交流電源、又は、正弦波電圧チョッパーの出力端に連接される。UTは入力電圧の振幅を感知し、制御信号を発射する。 Input voltage terminal V i and the input voltage reference terminal V ri of U T is the AC power supply, or is connected to the output end of the sine wave voltage chopper. U T senses the amplitude of the input voltage and emits a control signal.

URはUCを接続する。URは、UTからの制御信号を受信して、UCを駆動し、制御信号をパルス幅変調信号(pulse width modulation signal)、又は、直流レベル変調信号(DC level modulation signal)に転換する。UCの出力電圧端Voと出力電圧基準端Vroは、それぞれ、直流ロードの正端と負端に連接される。 U R connects the U C. U R receives a control signal from U T, drives the U C, the control signal pulse width modulated signal (pulse width modulation signal), or is converted into a DC level modulation signal (DC level modulation signal) . U C of the output voltage terminal V o and the output voltage reference terminal V ro, respectively, are connected with the positive terminal and negative terminal of the DC load.

図6は、本発明UTとURの第一実施例の回路図である。UTは、発射遅延角調整素子(firing delay angle adjustment element)RT1、光ダイオード(optodiode)DT1とDT2を含み、DT1とDT2がまず逆並列に接続され、RT1と直列される。URは、光トランジスター(optotransistor)TR1を含み、UCの入力端に連接される。DT1、DT2とTR1は、双方向の光カプラー(bidirectional optocoupler)を構成する。RT1は抵抗器(resistor)、又は、制御可能な電流源(controllable current source)で、本実施例中、RT1は抵抗器である。 Figure 6 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention U T and U R. U T includes a firing delay angle adjustment element R T1 , and photodiodes D T1 and D T2 , where D T1 and D T2 are first connected in anti-parallel and in series with R T1 The U R includes an optotransistor T R1 and is connected to the input terminal of U C. D T1 , D T2 and T R1 constitute a bidirectional optocoupler. R T1 is a resistor or a controllable current source. In this embodiment, R T1 is a resistor.

正半周期(positive half cycles)中、DT1は入力電圧の順方向バイアス(forward-biased)を受けて導通するが、DT2は入力電圧の逆方向のバイアス(reverse-biased)を受けてオフになる。入力電流はDT1を流れるが、DT2を流れない。DT1は入力電流励起(excited)を受けて発光するが、DT2は入力電流励起を受けないので発光しない。負半周期(negative half cycles)中、DT2は入力電圧の順方向バイアスを受けて、導通するが、DT1は入力電圧の逆方向のバイアスを受けて、オフになる。入力電流はDT2を流れるが、DT1を流れない。DT2は入力電流励起を受けて発光するが、DT1は入力電流励起を受けないので発光しない。 During positive half cycles, D T1 conducts by receiving a forward-biased input voltage, but D T2 is turned off by receiving a reverse-biased input voltage. become. The input current flows through D T1 but does not flow through D T2 . D T1 emits light under input current excitation (excited), but D T2 does not emit light because it does not receive input current excitation. During negative half cycles, D T2 is subjected to the forward bias of the input voltage and conducts, while D T1 is biased in the reverse direction of the input voltage and is turned off. The input current flows through D T2 but does not flow through D T1 . D T2 emits light upon receiving input current excitation, but D T1 does not emit light because it does not receive input current excitation.

光ダイオードDT1とDT2の順方向電流(forward current)i(t)は

Figure 2010142106
で示され、
(t)はUTの入力電圧、VはDT1とDT2の順方向電圧降下(forward voltage drop)である。光トランジスターTR1のコレクター電流(collector current)i(t)は、
Figure 2010142106
で示され、
ηはTR1がDT1とDT2に対する電流伝達率(current transfer ratio、CTR)である。
(t)はv(t)に依存しているので、TR1は依存電流源(dependent current source)と見なされる。 The forward current i F (t) of the photodiodes D T1 and D T2 is
Figure 2010142106
Indicated by
v i (t) is the input voltage of U T and V F is the forward voltage drop of D T1 and D T2 . The collector current i C (t) of the phototransistor T R1 is
Figure 2010142106
Indicated by
The η is a current transfer ratio T R1 is for D T1 and D T2 (current transfer ratio, CTR ).
Since i C (t) depends on v i (t), T R1 is regarded as a dependent current source.

図7は、本発明のUTとURの第二実施例の回路図である。UTは、発射遅延角調整素子RT1、ブリッジダイオード整流器(bridge diode rectifier)BT1と光ダイオードDT1を含み、BT1の交流入力端とRT1は直列される。BT1の直流出力端とDT1は並列される。URは光トランジスターTR1を含み、UCの入力端に連接される。DT1とTR1は単方向の光カプラー(unidirectional optocoupler)を構成する。図6の実施例と同じように、RT1は抵抗器、又は、制御可能な電流源で、本実施例中、RT1は抵抗器である。 Figure 7 is a circuit diagram of a second embodiment of a U T and U R of the present invention. U T includes a launch delay angle adjusting element R T1 , a bridge diode rectifier B T1 and a photodiode D T1 , and the AC input terminal of B T1 and R T1 are connected in series. The DC output terminal of B T1 and D T1 are arranged in parallel. U R includes a light transistor T R1, is connected to the input end of the U C. D T1 and T R1 constitute a unidirectional optocoupler. As in the embodiment of FIG. 6, R T1 is a resistor or a controllable current source, and in this embodiment, R T1 is a resistor.

正半周期で、BT1の左上(upper left)と右下(lower right)のダイオードは、入力電圧の順方向バイアスを受けて、導通する。BT1の右上(upper right)と左下(lower left)のダイオードは、入力電圧の逆方向バイアスを受けて、オフになる。負半周期で、BT1の右上と左下のダイオードは、入力電圧の順方向バイアスを受けて、導通する。BT1の左上と右下ダイオードは、入力電圧の逆方向バイアスを受けて、オフになる。正半周期、又は、負半周期でも、DT1は常に、入力電圧の順方向バイアスを受けて、導通する。入力電流は常にDT1を流れる。DT1は常に入力電流励起を受けて発光する。 In the positive half cycle, the upper left and lower right diodes of B T1 become conductive under the forward bias of the input voltage. The upper right and lower left diodes of B T1 are turned off under the reverse bias of the input voltage. Negative half cycle, the upper right and lower left diode B T1, receives the forward bias of the input voltage, conducts. The upper left and lower right diodes of B T1 are turned off in response to a reverse bias of the input voltage. Positive half cycles, or, even in the negative half cycle, D T1 always receives the forward bias of the input voltage, it conducts. Input current always flows through D T1 . D T1 always emits light upon input current excitation.

光ダイオードDT1の順方向電流i(t)は

Figure 2010142106
で示され、
はBT1の単一のダイオードの順方向電圧降下である。光トランジスターTR1のコレクター電流i(t)は
Figure 2010142106
で示され、
ηはTR1とDT1に対する電流伝達率である。i(t)はv(t)に基づくので、TR1は依存電流源と見なされる。 The forward current i F (t) of the photodiode D T1 is
Figure 2010142106
Indicated by
V f is the forward voltage drop of a single diode of B T1 . The collector current i C (t) of the phototransistor T R1 is
Figure 2010142106
Indicated by
η is the current transfer rate for T R1 and D T1 . Since i C (t) is based on v i (t), T R1 is considered a dependent current source.

注意すべきことは、UTの入力電圧端Viと入力電圧基準端Vriは交流電源(発射遅延角α=0)、又は、正弦波電圧チョッパーの出力端(発射遅延角0<α≦π)に連接されることである。α=0の時、直流変調の目的を達成することができるため、RT1は可変抵抗器、制御可能な電流源、又は、その組み合わせでなければならない。0<α≦πの時、正弦波電圧チョッパー中の可変抵抗器R1(図1で示される)は、既に、発射遅延角の調整功能を有し、RT1は固定抵抗器でもよい。上述の説明から分かるように、RT1は固定抵抗器、可変抵抗器、制御可能な電流源、又は、その組み合わせで、直流変調の目的を達成する。 It should be noted that the input voltage terminal V i and the input voltage reference terminal V ri of U T are an AC power supply (launch delay angle α = 0) or an output terminal of a sine wave voltage chopper (launch delay angle 0 <α ≦ π). Since the purpose of DC modulation can be achieved when α = 0, R T1 must be a variable resistor, a controllable current source, or a combination thereof. When 0 <α ≦ π, the variable resistor R 1 (shown in FIG. 1) in the sinusoidal voltage chopper already has the ability to adjust the firing delay angle, and R T1 may be a fixed resistor. As can be seen from the above description, R T1 is a fixed resistor, variable resistor, controllable current source, or a combination thereof, to achieve the purpose of DC modulation.

UTとUR間の通信(communication)は、これに限定されないが、光カプラー、磁性カプラー、又は、電気カプラー等である。説明を便利にするため、本文では、0<α≦πと仮定し、且つ、本発明により全実施例が、光カプラーで実現する。UT中の光ダイオードとUR中の光トランジスターは、それぞれ、光トランスミッター(optotransmitter)と光レシーバー(optoreceiver)となる。 Communication between U T and U R (communication) is not limited to, an optical coupler, a magnetic coupler, or an electrical couplers. For convenience of explanation, it is assumed in the text that 0 <α ≦ π, and all embodiments are realized with optical couplers according to the present invention. Light transistors in the optical diode and U R in U T, respectively, comprising an optical transmitter (optotransmitter) and light receiver (optoreceiver).

図8は、本発明UCの実施例による回路図を示す。UCは、抵抗器RC2、RC3、RC4、RC5、RC6、フィルターキャパシターCo(随意)、NPNバイポーラトランジスターQC1、QC2とプログラム可能な電圧レギュレーター(programmable voltage regulator)TC2(随意)を含む。 Figure 8 shows a circuit diagram according to an embodiment of the present invention U C. U C is resistor R C2, R C3, R C4 , R C5, R C6, filter capacitor C o (optional), NPN bipolar transistor Q C1, Q C2 and programmable voltage regulator (programmable voltage regulator) T C2 (Optional).

注意すべきことは、CoとTC2は随意であることである(図中、*で示す)。Coが存在しないが、TC2が存在する時、UCは制御信号をパルス幅変調信号に転換する。Coが存在するが、TC2が存在しない時、UCは、制御信号を直流レベル変調信号に転換する。説明を便利にするため、本文は、Coが存在せず、TC2が存在すると仮定する。 It should be noted that Co and T C2 are optional (indicated by * in the figure). When C o is not present but T C2 is present, U C converts the control signal to a pulse width modulated signal. When C o is present but T C2 is not present, U C converts the control signal to a DC level modulated signal. For convenience of explanation, the text, it is assumed that the C o does not exist, T C2 is present.

QC1とQC2はどちらも、ベース(base)B、エミッター(emitter)E、コレクター(collector)C、ベース-エミッター飽和電圧(base-emitter saturation voltage)VBE(sat)とコレクター-エミッター飽和電圧(collector-emitter saturation voltage)VCE(sat)を有し、且つ、QC1とQC2はどちらも電圧インバーター(voltage inverter)となる。 Q C1 and Q C2 are both base B, emitter E, collector C, base-emitter saturation voltage V BE (sat) and collector-emitter saturation voltage (Collector-emitter saturation voltage) V CE (sat) , and Q C1 and Q C2 are both voltage inverters.

図9はTC2のブロック図(block diagram)である。TC2は電圧レギュレータ(voltage regulator)となり、基準端(reference)R、正極(anode)A、負極(cathode)Kと基準電圧(reference voltage)Vrefを有する。 Figure 9 is a block diagram of a T C2 (block diagram). T C2 is a voltage regulator and has a reference R, a positive A, a negative K, and a reference voltage V ref .

QC1のベースはRC2を経てTR1のエミッターに連接される。一旦、TR1のコレクターとエミッターがショートすると、RC2は、QC1のベース-エミッター電圧(base-emitter voltage)が高値になり、QC1のベース-エミッター接合(base-emitter junction)を破壊するのを防止する。 The base of Q C1 is connected to the emitter of T R1 via R C2 . Once the collector and emitter of T R1 are shorted, R C2 has a high Q C1 base-emitter voltage, destroying the Q C1 base-emitter junction. To prevent.

RC3とRC4はまず、出力電圧端Voと出力電圧基準端Vroで直列され(connected in cascade)、更に、QC1のベースに連接され、且つ、QC1のベース-エミッター接合の分圧器(voltage divider)となる。 R C3 and R C4 is first in series between the output voltage terminal V o output voltage reference terminal V ro (connected in cascade), further, is connected to the base of Q C1, and, based Q C1 - minute emitter junction It becomes a voltage divider.

RC5は独立した電圧源(independent voltage source)V1、QC1のコレクターとQC2のベースに連接される。QC1が導通するが、QC2がオフの時、RC5は、QC1のコレクター抵抗器となる。QC1がオフで、QC2が導通する時、RC5は、QC2のベース抵抗器となる。 R C5 is connected to an independent voltage source V 1 , the collector of Q C1 and the base of Q C2 . When Q C1 is conducting but Q C2 is off, R C5 becomes the collector resistor of Q C1 . When Q C1 is off and Q C2 conducts, R C5 becomes the base resistor for Q C2 .

RC6は、 V1、QC2のコレクター、及び、TC2の基準端と負極に連接される。QC2が導通する時、RC6はQC2のコレクター抵抗器となる。v(t)=VCE(sat)である。QC2がオフになる時、RC6はTC2のプルアップ抵抗器(pull-up resistor)となる。v(t)=Vrefである。 R C6 is connected to the collector of V 1 , Q C2 , and the reference end and negative electrode of T C2 . When Q C2 conducts, R C6 becomes the collector resistor of Q C2 . v o (t) = V CE (sat) . When C C2 turns off, R C6 becomes a T C2 pull-up resistor. v o (t) = V ref .

一般に、QC1のベース-エミッター電圧vBE(t)は

Figure 2010142106
で示され、
(t)はUCの出力電圧で、i(t)はTR1のコレクター電流である。上述から分かるように、vBE(t)はi(t)に依存している。即ち、vBE(t)はv(t)に依存している。 In general, the base-emitter voltage v BE (t) of Q C1 is
Figure 2010142106
Indicated by
v o (t) is the output voltage of U C and i C (t) is the collector current of T R1 . As can be seen from the above, v BE (t) depends on i C (t). That is, v BE (t) depends on v i (t).

図10は、本発明UTの入力電圧波形とUCの出力電圧波形を示す図で、UTの入力波形v(t)は正弦波電圧チョッパーの出力電圧波形である。発射遅延期間0≦t≦α/ωに、|v(t)|<V(UTの第一実施例)、又は、|v(t)|<V+2V(UTの第二実施例)である;i(t)=0;vBE(t)<VBE(sat)である;QC1はオフで、且つ、QC2は導通する;v(t)=VCE(sat)である。導通期間α/ω≦t≦π/ωに、|v(t)|≧V(UTの第一実施例)、又は、|v(t)|≧V+2V(UTの第二実施例)である;i(t)=η(|v(t)|−V)/RT1(UTの第一実施例)、又は、i(t)=η(|v(t)|−(V+2V))/RT1(UTの第二実施例)である;vBE(t)=VBE(sat); Q1は導通で、Q2はオフである;v(t)=Vrefである。負半周期の波形は正半周期的波形に対称である。RT1が減小すると、αは減小する;Vrmsは増大する;パルス幅は増大する。RT1が増大すると、αは増大する;Vrmsは減小する;パルス幅は減小する。よって、この交流/直流変調転換システムは、交流変調信号を直流変調信号に転換して、制御可能な直流ロード回路、例えば、制御可能な直流ヒーターの温度、制御可能な直流モーターの速度、又は、制御可能な直流ランプの輝度等を制御することができる。 Figure 10 is a diagram showing an output voltage waveform of the input voltage waveform and U C of the present invention U T, the input waveform v i of U T (t) is the output voltage waveform of the sinusoidal voltage chopper. In the firing delay period 0 ≦ t ≦ α / ω, | v i (t) | <V F (first embodiment of U T ) or | v i (t) | <V F + 2V f (U T Second embodiment); i C (t) = 0; v BE (t) <V BE (sat) ; Q C1 is off and Q C2 is conducting; v o (t) = V CE (sat) . In the conduction period α / ω ≦ t ≦ π / ω, | v i (t) | ≧ V F (first example of U T ) or | v i (t) | ≧ V F + 2V f (U T I c (t) = η (| v i (t) | −V F ) / R T1 (U T first example), or i c (t) = η (| V i (t) | − (V F + 2V f )) / R T1 (second embodiment of U T ); v BE (t) = V BE (sat) ; Q 1 is conduction, Q 2 is off; v o (t) = V ref . The negative half-cycle waveform is symmetrical to the positive half-cycle waveform. As R T1 decreases, α decreases; V rms increases; pulse width increases. As R T1 increases, α increases; V rms decreases; pulse width decreases. Therefore, this AC / DC modulation conversion system converts an AC modulation signal into a DC modulation signal and can control a DC load circuit, for example, a controllable DC heater temperature, a controllable DC motor speed, or The brightness of the controllable DC lamp can be controlled.

注意すべきことは、本発明の制御信号トランスミッターと制御信号レシーバーと制御信号/変調信号コンバーターとを有する直流/交流変調転換システムは、個別部品(discrete components)、集積回路(integrated circuits)、又は、システムオンチップ(system on chip、SOC)等により実現される。   It should be noted that the DC / AC modulation conversion system having the control signal transmitter, the control signal receiver, and the control signal / modulation signal converter of the present invention may include discrete components, integrated circuits, or It is realized by a system on chip (SOC) or the like.

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。   In the present invention, preferred embodiments have been disclosed as described above. However, the present invention is not limited to the present invention, and any person who is familiar with the technology can use various methods within the spirit and scope of the present invention. Variations and moist colors can be added, so the protection scope of the present invention is based on what is specified in the claims.

Vi 入力電圧端
Vri 入力電圧基準端
Vo 出力電圧端
Vro 出力電圧基準端
C1、C2 キャパシター
R1、R2 抵抗器
D1 ダイアック
QC トライアック
UT 制御信号トランスミッター
RT1 発射遅延角調整素子
BT1 ブリッジダイオード整流器
DT1、DT2 光ダイオード
UR 制御信号レシーバー
TR1 光トランジスター
UC 制御信号/変調信号コンバーター
QC1、QC2 トランジスター
RC2、RC3、RC4、RC5、RC6 抵抗器
V1 独立電圧源
Co フィルターキャパシター
TC2 プログラム可能な電圧レギュレーター
Vi input voltage terminal
Vri Input voltage reference terminal
Vo output voltage terminal
Vro output voltage reference terminal
C1, C2 capacitors
R1, R2 resistors
D1 Diac
QC triac
UT control signal transmitter
RT1 launch delay angle adjustment element
BT1 bridge diode rectifier
DT1, DT2 photodiode
UR control signal receiver
TR1 phototransistor
UC control signal / modulation signal converter
QC1, QC2 transistors
RC2, RC3, RC4, RC5, RC6 resistors
V1 Independent voltage source
Co filter capacitor
TC2 programmable voltage regulator

Claims (13)

交流/直流変調転換システムであって、
交流変調信号を受信すると共に、制御信号を発射する制御信号トランスミッターと、
前記制御信号を受信する制御信号レシーバーと、
前記制御信号レシーバーと独立した電圧源と出力電圧基準端と出力電圧端とを連接して、前記制御信号を、前記出力電圧端のパルス幅変調信号に転換する制御信号/変調信号コンバーターと、
からなることを特徴とする交流/直流変調転換システム。
An AC / DC modulation conversion system,
A control signal transmitter for receiving an alternating current modulation signal and emitting a control signal;
A control signal receiver for receiving the control signal;
A control signal / modulation signal converter that concatenates a voltage source independent of the control signal receiver, an output voltage reference end, and an output voltage end, and converts the control signal into a pulse width modulation signal at the output voltage end;
An AC / DC modulation conversion system characterized by comprising:
前記制御信号トランスミッターと前記制御信号レシーバー間の通信は、磁気カプラー、電気カプラー、又は、光カプラーであることを特徴とする請求項1に記載の交流/直流変調転換システム。   The AC / DC modulation conversion system according to claim 1, wherein the communication between the control signal transmitter and the control signal receiver is a magnetic coupler, an electric coupler, or an optical coupler. 前記制御信号トランスミッターと前記制御信号レシーバーは双方向の光カプラーを形成し、前記制御信号トランスミッターは、発射遅延角調整素子、第一光ダイオードと第二光ダイオードを含み、前記第一光ダイオードと前記第二光ダイオードが、前記制御信号トランスミッターの二つの入力端間に接続され、極性は相反し、前記発射遅延角調整素子は前記二つの入力端のどちらかに直列され、前記制御信号レシーバーは光トランジスターであることを特徴とする請求項1に記載の交流/直流変調転換システム。   The control signal transmitter and the control signal receiver form a bidirectional optical coupler, and the control signal transmitter includes a launch delay angle adjusting element, a first photodiode and a second photodiode, and the first photodiode and the A second photodiode is connected between the two inputs of the control signal transmitter, the polarities are opposite, the launch delay angle adjusting element is in series with either of the two inputs, and the control signal receiver 2. The AC / DC modulation conversion system according to claim 1, wherein the AC / DC modulation conversion system is a transistor. 前記発射遅延角調整素子は、固定抵抗器、可変抵抗器、制御可能な電流源、又は、その組み合わせであることを特徴とする請求項3に記載の交流/直流変調転換システム。   4. The AC / DC modulation conversion system according to claim 3, wherein the launch delay angle adjusting element is a fixed resistor, a variable resistor, a controllable current source, or a combination thereof. 前記制御信号トランスミッターと前記制御信号レシーバーは単方向の光カプラーを形成し、前記制御信号トランスミッターは、発射遅延角調整素子、ブリッジダイオード整流器と光ダイオードを含み、前記光ダイオードの陽極と陰極は、それぞれ、前記ブリッジダイオード整流器の正極と負極を連接し、前記発射遅延角調整素子は、前記ブリッジダイオード整流器の交流入力端か交流出力端に直列され、前記制御信号レシーバーは光トランジスターであることを特徴とする請求項1に記載の交流/直流変調転換システム。   The control signal transmitter and the control signal receiver form a unidirectional optical coupler, and the control signal transmitter includes a launch delay angle adjusting element, a bridge diode rectifier, and a photodiode, and the anode and the cathode of the photodiode are respectively The bridge diode rectifier is connected to the positive and negative electrodes, the launch delay angle adjusting element is connected in series to the AC input terminal or AC output terminal of the bridge diode rectifier, and the control signal receiver is an optical transistor. The AC / DC modulation conversion system according to claim 1. 前記発射遅延角調整素子は、固定抵抗器、可変抵抗器、制御可能な電流源かその組み合わせであることを特徴とする請求項5に記載の交流/直流変調転換システム。   6. The AC / DC modulation conversion system according to claim 5, wherein the launch delay angle adjusting element is a fixed resistor, a variable resistor, a controllable current source, or a combination thereof. 前記制御信号/変調信号コンバーターは、
コレクターと前記の独立電圧源との間に第一抵抗器を連接し、エミッターが前記出力電圧基準端を連接し、ベースとエミッターとの間に第二抵抗器を連接し、ベースと前記出力電圧端との間に第三抵抗器と前記制御信号レシーバーとを連接する第一NPNバイポーラトランジスターと、
コレクターと前記独立電圧源との間に第四抵抗器を連接し、エミッターが前記出力電圧基準端を連接し、ベースが前記第一NPNバイポーラトランジスターのコレクターを連接し、コレクターが前記出力電圧端を連接する第二NPNバイポーラトランジスターと、
からなることを特徴とする請求項1に記載の交流/直流変調転換システム。
The control signal / modulation signal converter is
A first resistor is connected between the collector and the independent voltage source, an emitter is connected to the output voltage reference terminal, a second resistor is connected between the base and the emitter, and the base and the output voltage are connected. A first NPN bipolar transistor connecting a third resistor and the control signal receiver between the ends,
A fourth resistor is connected between a collector and the independent voltage source, an emitter is connected to the output voltage reference terminal, a base is connected to a collector of the first NPN bipolar transistor, and a collector is connected to the output voltage terminal. The second NPN bipolar transistor connected,
The AC / DC modulation conversion system according to claim 1, comprising:
更に、フィルターキャパシターを有し、前記出力電圧端と前記出力電圧基準端との間に設置されることを特徴とする請求項7に記載の交流/直流変調転換システム。   The AC / DC modulation conversion system according to claim 7, further comprising a filter capacitor, the filter capacitor being installed between the output voltage terminal and the output voltage reference terminal. 更に、プログラム可能な電圧レギュレーターを有し、前記プログラム可能な電圧レギュレーターの基準端は、前記プログラム可能な電圧レギュレーターの負極を連接し、前記プログラム可能な電圧レギュレーターの負極と正極は、それぞれ、前記出力電圧端と前記出力電圧基準端を連接することを特徴とする請求項7に記載の交流/直流変調転換システム。   And a programmable voltage regulator having a reference end connected to a negative pole of the programmable voltage regulator, and a negative pole and a positive pole of the programmable voltage regulator, respectively, The AC / DC modulation conversion system according to claim 7, wherein a voltage terminal and the output voltage reference terminal are connected to each other. 更に、正弦波電圧チョッパーを有し、前記制御信号トランスミッターを連接して、前記交流変調信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の交流/直流変調転換システム。   2. The AC / DC modulation conversion system according to claim 1, further comprising a sine wave voltage chopper, wherein the AC signal is generated by connecting the control signal transmitter. 交流/直流変調転換制御集積回路であって、請求項1に記載の交流/直流変調転換システムを実施することを特徴とする交流/直流変調転換制御集積回路。   An AC / DC modulation conversion control integrated circuit, wherein the AC / DC modulation conversion control integrated circuit according to claim 1 is implemented. 交流/直流変調転換制御チップであって、請求項1に記載の交流/直流変調転換システムを実施することを特徴とする交流/直流変調転換制御チップ。   2. An AC / DC modulation conversion control chip, wherein the AC / DC modulation conversion control chip according to claim 1 is implemented. 調光器であって、請求項1に記載の交流/直流変調転換システム、請求項11に記載の交流/直流変調転換制御集積回路、又は、請求項12に記載の交流/直流変調転換制御チップを実施することを特徴とする調光器。   13. An AC / DC modulation conversion system according to claim 1, an AC / DC modulation conversion control integrated circuit according to claim 11, or an AC / DC modulation conversion control chip according to claim 12. A dimmer characterized by implementing the following.
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